etabs的案例
【JY】ETABS與Perform3D彈塑性分析功能對比示例
ETABS的發展迅猛，Perform-3D高效穩定，它們各有所長，相關鏈接可看：
【JY】結構工程分析軟件討論（上）
【JY】結構工程分析軟件討論（下）
經過十余年的推廣和實踐，
Perform-3D作為專業的建筑結構非線性分析與性能評估軟件在國內已獲得廣泛認同。
ETABS也是國內工程師們熟知的多高層建筑結構分析和設計軟件，抗震、減隔震的彈塑性分析一直是ETABS優勢功能之一。
從ETABS2016版本開始，ETABS不斷借鑒Perform-3D的功能特點加強完善性能化設計相關的功能，并進一步提升彈塑性分析效率。
當前的ETABS 目前已經融合了Perform-3D許多特色功能，建筑結構非線性分析與性能評估也成為ETABS的功能亮點。
對此，不少用戶關心兩個產品在這方面的使用方法和應用體驗有什么區別。（目前ETABS的分析功能基本與Perform-3D融合）
本文試圖從一個簡單例子入手，對比ETABS v18.1.0和Perform-3D v7抗震彈塑性分析的相關功能，從應用的角度帶來一些直觀的認識，供工程師們使用產品時參考。
1、模型概況
本例為5層鋼筋混凝土框架結構，規則對稱。本文借用這個例子來展示功能，并不探討結構本身的合理性。
該模型的
框架梁端指定了
塑性鉸（彎矩鉸）
，
框架柱兩端指定了纖維鉸
，施加雙向地震時程作用。分別獨自建立ETABS模型（圖1）和Perform3D模型（圖2），并盡量保證兩個模型的一致性。表1、圖3~圖5是部分計算結果對比，可以看到兩個軟件的計算結果吻合得較好。下文將逐一對比介紹模型的設置及相應的軟件功能。
展開 【JY】ETABS塑性鉸參數詳解
ETABS經過多個版本的更迭，在彈塑性分析領域已經比較成熟，我們將通過系列文章介紹一下ETABS在彈塑性分析中的應用與進展。
ETABS中框架單元的非線性行為主要通過塑性鉸和纖維鉸兩種方式實現，本文將主要介紹塑性鉸的相關設置。塑性鉸在我國規范中很少有相關要求，目前塑性鉸的相關設置主要依據美國規范，對于建筑結構而言，ASCE41規范是應用較為廣泛的一本，目前已有2006版、2013版和2017版三個版本，ETABS 用戶可選擇ASCE41-13和ASCE41-17兩個版本，本文介紹也主要依據ASCE41-17版本。
1.塑性鉸的分類
塑性鉸就破壞狀態來講可以分為變形控制（延性鉸）和力控制（脆性鉸）。
對于延性鉸，當鉸達到屈服后（如圖1中點1），仍然能在維持一定的承載力的條件下有很大的變形能力（如圖1中點3）。
而脆性鉸則會在鉸屈服后迅速喪失承載力（如圖1中Type3）
圖1 變形控制VS力控制（摘自ASCE41-17）
通常來講梁彎曲鉸（M3鉸）、柱彎曲鉸（P-M2-M3鉸）可視為延性鉸，而混凝土梁柱的剪切鉸（V鉸）可視為脆性鉸。用戶應當根據構件的實際可能發生的破壞狀態確定塑性鉸的類型，不可一概而論，例如，混凝土梁柱的剪切鉸可視為脆性鉸，但是對于偏心支撐框架的耗能梁段應設置延性的剪切鉸。
此外，支撐軸力鉸（P鉸）較為特殊，支撐受拉行為屬于延性鉸、受壓屈曲屬于脆性鉸，在ETABS中軸力鉸按延性鉸定義，但拉壓行為的延性相差很大，如圖2。
圖2 軸力鉸骨架曲線
2.塑性鉸的組成
在ETABS中，塑性鉸由骨架曲線、滯回關系和可接受準則三部分構成。分別對應圖3中紅框部分、藍框部分和紫框部分。
骨架曲線描述了構件的屈服承載力、極限承載力、延性、承載力下降、殘余承載力等，如圖4所示。
展開 【JY】ETABS中剪力墻的彈塑性行為模擬和評價
ETABS提供了一系列工具來幫助工程師判斷剪力墻在地震作用下的塑性發展狀態。通過應變計、墻鉸等工具可以獲知墻肢轉角、纖維應變的信息，從而判斷墻體的受彎狀態。通過剪力校核工具可以判斷墻肢、連梁的受剪狀態。通過性能校核比率曲線可以綜合對比分析不同的地震波、不同性能水準、不同性能指標的結果。
本文使用ETABS重現文獻中Perform3D的建模分析過程，一方面是展示ETABS的功能，證明ETABS能夠靈活高效地完成剪力墻的抗震性能分析與評估；另一方面是借此案例學習Powell教授以及ASCE 41對剪力墻性能分析的思路。
建筑結構的抗震性能分析與設計沒有固定的模式或步驟，所有分析都源于對結構行為的理解和判斷。ETABS越來越豐富、完善的性能化設計工具將幫助工程師們更好地實現設計理念。
展開 【05】黏滯阻尼器不同安裝方式在ETABS中的模擬方法（含肘節型）
黏滯阻尼器不同安裝方式在ETABS中的模擬方法
黏滯阻尼器是由缸體、活塞、黏滯材料（常采用二甲基硅油）等部分組成，利用黏滯材料運動時產生黏滯阻尼耗散能量的減震裝置。
01普通黏滯阻尼器在ETABS中的模擬方法？
黏滯阻尼器的模擬方法
黏滯阻尼器常采用Damper-Exponential單元進行模擬，模擬參數如下圖所示：
備注：在輸入參數時，需注意單位的匹配，如果使用ETABSV17版本的軟件，在輸入時應先輸入阻尼指數，再輸入阻尼系數。
02黏滯阻尼器斜撐安裝和肘節型安裝在ETABS的應用？
建模方法
建立一榀框架，層高和跨度均為4m，對框架施加水平正弦節點位移，位移取5mm。
斜撐式黏滯阻尼器安裝方式在ETABS中的建模：
肘節式黏滯阻尼器安裝方式在ETABS中的建模：
運動模式
斜撐式黏滯阻尼器在ETABS中的運動模式（參微信公眾號“防震技術）
肘節式黏滯阻尼器在ETABS中的運動模式（參微信公眾號“防震技術）
滯回曲線
斜撐式 黏滯阻尼器在ETABS中的滯回曲線：
針對斜撐式安裝方式，施加節點水平位移5mm， 阻尼器最大位移約為3.49mm 。
肘節式黏滯阻尼器在ETABS中的滯回曲線：
針對肘節式安裝方式，施加節點水平位移5mm， 阻尼器最大位移約為5.07mm 。
可見，合理的設計肘節式系統，對增加阻尼器的耗能能力有較大的改善。
展開 
【JY】ETABS的非線性直接積分法的設置與應用
ETABS中有兩種彈塑性時程分析方法，分別是非線性模態分析法（FNA法）和非線性直接積分法。其中FNA適合于帶有少量非線性連接單元的結構，計算速度快是其主要優點，在減隔震分析中多被采用；而非線性直接積分法適用范圍更廣，適用于除時間相關效應外的所有非線性行為，適用性強是其主要優點，在大震彈塑性時程分析當中多被采用。本文主要介紹非線性直接積分法的相關設置與應用。
1.時程分析的步驟
1.1 時程函數定義
用戶可以通過定義>函數>時程函數，進行時程函數的導入，通常我們可以采用來自于文件的方式將地震波文件導入ETABS中，目前支持的地震波格式主要為.txt或.dat文件。
圖1 地震波導入
我國規范規定，時程分析中必須要采用一條人工波，ETABS可以通過匹配反應譜的方式生成人工波。ETABS在生成人工波時，不但考慮了人工波要在頻譜和幅值上與反應譜吻合，還考慮了地震波的持時特性。從圖2中可以看出人工波（紅色曲線）與天然波（藍色曲線）的持時特性吻合得很好。生成人工波的方法有兩種，一種為頻域方法，另一種為時域方法。一般來講，時域方法匹配的效果更好一些，但是花費的時間更多。
圖2 生成人工波
1.2 初始重力工況
在進行非線性時程分析之前，需要先對結構施加重力荷載，重力荷載通常使用非線性靜力工況或者階段施工工況模擬，某些情況下也可采用非線性時程工況模擬。用戶需要注意的是，前置的非線性靜力工況或階段施工工況 應采用與后續的非線性時程工況相同的幾何非線性設置，這樣可以確保前后工況幾何剛度矩陣的一致性，否則可能會出現計算結果異常或無法收斂等情況。用戶可以通過定義>荷載工況，工況類型選擇“Nonlinear Static”或“Nonlinear Staged Construction”定義重力工況。
展開 【JY】ETABS彈塑性時程分析的性能校核
ETABS作為一款工程分析與設計軟件，從工程概念出發，更關注結構構件層面的變形或力的變化。通過不同類型、不同層面的可接受準則，結合性能校核功能，能綜合評估建筑結構的抗震性能。
【JY】ETABS纖維鉸的使用
即便如此，纖維鉸也無法完全考慮殘余應力對整體穩定的影響，ETABS模擬效果如圖11所示。相比較而言，雖然P鉸滯回行為描述稍差，但是可以較好地反應支撐構件的屈曲行為，特別是屈曲承載力的計算可以考慮計算長度以及截面分類的影響。如圖12所示的P鉸骨架曲線可以看到，鉸受壓達到屈曲荷載后，承載力迅速退化也與工程概念相符，并且P鉸的計算量會大大減少。
圖10支撐構件的破壞過程
圖11 ETABS模擬結果
圖12 默認鉸P鉸定義
同樣，塑性鉸也存在一些缺陷，例如PMM鉸只能采用各向同性滯回，這大大高估了柱的耗能能力，并且PMM鉸在處理變軸力下的非線性行為時，很難提供足夠的精度；塑性鉸的骨架曲線也難以考慮加載制度對骨架曲線的影響。因此用戶應該有足夠的經驗來判斷選擇使用哪種鉸進行模擬。
如果用戶做pushover分析：
由于不需考慮構件的滯回行為，更加推薦使用塑性鉸，因為塑性鉸考慮的因素更多一些，并且性能狀態的判斷更加直觀，也有規范的支持，計算效率也更高一些。
如果用戶做非線性時程分析：
對于梁、支撐等以彎曲或軸力破壞為主的構件，可以使用塑性鉸（M鉸、V鉸、P鉸等）；對于框架柱等以PMM行為為主的構件，更加推薦使用纖維鉸，因為纖維鉸對柱的壓彎行為以及耗能能力描述的更加準確，這對時程分析而言是很重要的。
4.小結
本文介紹了纖維鉸的分類，按有限元實現的方法分為剛度法和柔度法，按積分方法分為集中鉸法和分布鉸法，其中ETABS分別采用的是剛度法和集中鉸法。用戶需要依據構件可能發生的破壞形式選擇合理的鉸長度以及鉸位置，做到有的放矢。ETABS中有不同的鉸類型可供選擇，用戶應結合構件的行為以及分析類型合理地選擇不同類型的鉸。
展開 【JY】ETABS彈塑性分析注意要點和常見問題
【目錄】
1、Etabs 動力彈塑性注意的問題及細節；
2、Etabs 水平隔震結構FNA法與直接積分法對比注意要點；
3、標準求解器、高級求解器以及多線程求解器的異同；
4、為什么橡膠隔震支座的隔震結構在考慮P-Δ效應后為何程序計算的周期會變短？
5、在 FNA 法中如何考慮 P-Delta 效應？并應注意哪些問題？
【正文】
1、Etabs 動力彈塑性注意的問題及細節
1.樓板剖分。模型中樓板的剖分尺寸是0，會導致創建分析模型出錯，樓板全部丟失，需要將樓板剖分尺寸進行修改（如1.5米），分析正常。
2.未定義初始重力工況且時程工況未接力初始重力工況。這可能會導致分析出現較為嚴重的問題，梁內力可能會偏小，墻、柱的軸壓比偏小、屈服強度失真、延性偏大等問題，因此初始重力工況是必須要考慮的。
（直接積分法：采用初始工況采用靜力非線性+時程工況非線性直接積分法）
（FNA法：采用斜坡荷載的非線性FNA法+時程工況非線性FNA法）
3.分析建議考慮P-Δ效應，且初始工況和時程工況中均考慮了P-Δ效應。
4.鉸的模擬方式應采用“單元屬性”。鉸模擬方式采用“單元屬性”會使分析速度和收斂性有較大的提高，推薦采用。鉸模擬方式采用“連接單元”方法主要是適用于FNA法，但是FNA法并不適合于連接單元數量過大的情況，通常連接單元的非線性自由度數量超過節點數量的20%時，FNA法的計算效率將會低于直接積分法。
圖 非線性鉸的分析模型
5.求解器建議采用多線程求解器。（求解器區別詳見后文）
2、Etabs 水平隔震結構FNA法與直接積分法對比注意要點
1、注意程序中給出荷載作用于無質量自由度上的警告。可通過對連接單元添加微小質量和轉動慣量解決這個問題，如下圖，這對FNA法的分析結果可能有影響。
展開 【JY】結構工程分析軟件討論（下）
ETABS甚至在某些方面具備了對PERFORM-3D的優勢，例如分層殼、更多的連接單元、FNA法、施工模擬分析等等。但是PERFORM-3D仍然有計算效率上的優勢，計算文件更小，提取結果更快等優點。
SAP2000和ETABS的定位確實不太一樣。SAP2000更通用，分析功能更強大，例如穩態分析、功率譜分析、波浪荷載、移動荷載等等，這些常常是工業院非常需要的。而且很多SAP2000和ETABS看起來一樣的東西，也可能SAP2000功能更強大，就以分層殼為例，SAP2000可以按米塞斯應力確定屈服狀態，而ETABS只能按單軸應力確定，所以對于鋼筋還好，但是對于鋼板來講，明顯SAP2000更合適。ETABS更加偏向民用建筑，有明顯層的概念，設計功能更加強大，指標輸出更多更加便利。
小結：
PERFORM-3D：具有較好的抗震性能評估體系，具有計算效率高、計算文件小、提取結果更快的優點。
SAFE： 對于混凝土樓板、基礎筏板等有較好的計算分析方法。
ETABS： 有明顯的層的概念，設計功能強大，提取指標更加便利，抗震性能評估、計算效率等功能也在逐步升級。
SAP2000： 分析功能更加通用，計算方法更多，更偏向于通用有限元軟件，理論上通過對有限元模型的認為設置，可以得到SAFE和ETABS的結果，只不過對工程師理論要求比較高。
?
【科研級開放式軟件】
OpenSEES、ABAQUS、ANSYS…
特點：市面上有很多有限元分析軟件，針對建筑結構和巖土工程地震響應專門開發的開源軟件OpenSEES，以及大型通用有限元開源軟件CalculiX。
展開 【JY】消能減震黏滯阻尼器的力學原理與應用 ￥29.9
Maxwell模型
為驗證軟件原理，利用Matlab編寫該本構進行計算分析，對比Sap2000、Etabs、Abaqus。采用質量點為10t，并聯剛度100N/mm(組成Kelvin模型，目的是為了系統有一定整體剛度)，阻尼系數為180N/mm^0.45，阻尼指數為0.45，采用以下振動信號進行單質點振動分析。
在Sap2000中：
在Sap2000中，僅需要注意單位，填寫阻尼系數C、阻尼指數α，剛度K填寫為阻尼系數C的100~1000倍（或者根據阻尼器外筒剛度進行填寫）。
在Etabs中：
在Etabs中填寫黏滯阻尼器需要非常小心，雖然求解器和Sap2000一樣，都是SapFire，但是Etabs在填寫黏滯阻尼器時候，阻尼系數C會自動根據（N、mm）換算單位。因此，建議選擇單位N、mm下進行阻尼器填寫，因為此時單位不容易出錯。
在ABAQUS中：
在Abaqus中，采用非線性鏈接對黏滯阻尼器進行模擬，其中阻尼里輸入的是速度和力，可以通過《阻尼器噸位設計分析V3.0》插件自動生成速度、力的數據，對黏滯阻尼器進行模擬。
插件和模型案例下載地址文末有！
結果對比：
通過Matlab程序對照，可以看出各個軟件的原理均符合該力學模型（Maxwell模型），各軟件的結果（位移、加速度、滯回曲線）對比十分吻合。其中Etabs和Sap2000的數據一摸一樣，說明這兩款軟件均采用相同的計算內核（SapFire）。
展開 ansys Workbench 靜應力模塊，利用生死單元技術結合APDL命令，模擬轉軸最大扭力 ￥10
esel,r,etab,mystress,2018 !選擇單元剪切應力大于1009
!!!!!2.使用Von Mises應力判斷是否失效*********************
etable,mystress,s,eqv !提取Von Mises應力
esel,r,etab,mystress,1230 !選擇單元取Von Mises應力大于1230
!!!!!3.使用第一主應力判斷是否失效*********************
!etable,mystress,s,1 !提取第一主應力
!esel,r,etab,mystress,1230 !選擇單元主應力大于1230
結果顯示
結果動畫中可以看到 部分單元因超過設定值 而被抑制。
查看約束端力矩，可以看到在第9秒時刻載荷最大約29856Nmm。此時應力云圖剛超過許用應力，下一載荷中（9.2s），部分單元即被抑制。動畫顯示效果即為，轉軸斷裂。
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Ashampoo.3D.CAD.Architecture.5.v5.5.0.02.1發現者軟件網
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列表中的各類軟件都經過安裝測試，可以放心使用
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CSI.ETABS.2015.v15.1.0.1250.Win32_64 2CD建筑結構分析與設計軟件 ETABS是由CSI公司開發研制的房屋建筑結構分析與設計軟件，ETABS已有近三十年的發展歷史，是美國乃至全球公認的高層結構計算程序，在世界范圍內廣泛應用，是房屋建筑結構分析與設計軟件的業界標準。目前，ETABS已經發展成為一個建筑結構分析與設計的集成化環境：系統利用圖形化的用戶界面來建立一個建筑結構的實體模型對象，通過先進的有限元模型和自定義標準規范接口技術來進行結構分析與設計，實現了精確的計算分析過程和用戶可自定義的（選擇不同國家和地區）設計規范來進行結構設計工作。 ETABS除一般高層結構計算功能外，還可計算鋼結構、鉤、頂、彈簧、結構阻尼運動、斜板、變截面梁或腋梁等特殊構件和結構非線性計算（Pushover， Buckling，施工順序加載等），甚至可以計算結構基礎隔震問題，功能非常強大。 ETABS已經貫入的規范包括：UBC94、UBC97、IBC2000、ACI、ASCE（美國規范系列），歐洲規范以及其他國家和地區的規范。ETABS在全世界超過100個國家和地區銷售，超過10萬的結構工程師在用它來做設計工作。
展開 簡單桁架可靠性分析在ANSYS上的實現：
簡單桁架可靠性分析在ANSYS上的實現：
*create,qq
*set,a1,10
*set,a2,10
*set,a3,10
/prep7
et,1,1
mp,ex,1,2.1e5
r,1,a1
r,2,a2
r,3,a3
n,1
n,2,10
n,3,20
n,4,10,-10
real,1
e,1,4
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e,3,4
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d,1,all,,,3
f,4,fx,20000
f,4,fy,-20000
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fini
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set,1
etable,volu,volu
etable,axst,ls,1
*get,sig1,elem,1,etab,axst
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*get,tvol,ssum,,item,volu
fini
*end ！以上為宏qq
*use,qq
/pds
pdanl,qq
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pdvar,sig2,resp
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pdvar,tvol,resp
pdmeth,mcs,dir
pddmcs,100,none,all,,,,123456 ！設定循環次數
pdexe,qq ！
展開 OpenSees7款前后處理軟件簡介
ETO（ETABS TO OpenSEES）
華南理工大學陳學偉博士開發的OpenSees前后處理程序。顧名思義，ETO提供了ETABS（CSI公司開發研制的房屋建筑結構分析與設計軟件）與OpenSees交互的接口，能讀入ETABS導出的s2k文件，用戶可在ETABS中建好模型并導出.s2k文件，在ETO中進行一定設置后，即可生成OpenSEES的.tcl腳本文件。ETO具有集成化的用戶界面，可以顯示平面、立面和三維視圖，計算完成后，ETO提供了可視化界面顯示分析結果。
圖1 ETO界面
具體操作及案例可參考陳學偉的專著《結構彈塑性分析程序OpenSEES原理與實例》，陳學偉的微信公眾號：Dino結構筆記。
圖2 結構彈塑性分析程序OpenSEES原理與實例
2. STKO（ASDEA STKO for OpenSEES）
ASDEA STKO for OpenSEES（縮寫STKO）是意大利軟件公司ASDEA開發的基于搭載OpenSEES 求解器的商業有限元軟件（可先申請許可證試用），前處理器方面提供便捷的GUI操作，且支持幾何模型.igs, .step, .brep 格式導入。后處理器依靠HDF-5數據庫可以在后處理中呈現各種位移和應力應變，反力云圖，以及動畫。可參考專著教材：《STKO User Manual》，視頻教程可自行在B站等平臺搜索。
圖3 STKO后處理渲染效果
3. GiD+OpenSEES
GiD是專注于對數值模擬進行前后處理的軟件。GiD+OpenSEES是其為OpenSees開發的引入預/后處理圖形用戶界面的軟件插件。使用GiD+OpenSEES，需要安裝GID。
展開 可靠性
*CREATE,PDS3BAR,MAC
*SET,A1,10
*SET,A2,10
*SET,A3,10
/PREP7
ET,1,LINK1
MP,EX,1,2.1E5
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E,1,4
REAL,2
E,2,4
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E,3,4
/SOLU
D,1,ALL,,,3
F,4,FX,20000
F,4,FY,-20000
SOLVE
FINISH
/POST1
SET,FIRST
ETABLE,VOLU,VOLU
ETABLE,LS,1
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*ETABLE,SIG2,ELEM,2,ETAB,AXST
*ETABLE,SIG3,ELEM,3,ETAB,AXST
SSUM
*GET,VTOT,SSUM,ITEM,VOLU
FINISH
*END
/INP,PDS3BAR,MAC
/PDS
PDAN1,PDS3BAR,MAC
PDVAR,A1,GAUS,10,0.5
PDVAR,A2,TRIA,10,11,12
PDVAR,A3,UNIF,9,11
PDCORR,A1,A3,0.2
PDVAR,SIG1,RESP
PDVAR,SIG2,RESP
PDVAR,GIG3,RESP
PDVAR,VTOT,RESP
PDMETH,MCS,DIR
PDDMCS,100100,NODE,ALL,,,,123457
PDEXE,MCS3BAR
PDSHIS,MCS3BAR,SIG1,SAMP
PDHIST,MCS3BAR,SIG2
PDCDF,MCS3BAR,SIG3
展開 